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A2/O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用

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商品详情

书名:A2/O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用
定价:150.0
ISBN:9787030229113
作者:王晓莲,彭永臻等
版次:1
出版时间:2017-01

在线试读:
第1章 绪论
  1.1 我国水环境与城市污水处理状况
  “水是生命之源。没有水,就没有未来”,在2002年9月召开的第二届联合国可持续发展首脑会议上,水问题成为*热门的话题。近年来,水资源的合理开发和利用问题,更受到了全球的极大关注。各国政府都在采取积极的措施和对策,促进水资源的合理开发和利用,治理水环境污染,解决水资源短缺、保证水资源的质量,以适应人类可持续发展的需要。然而随着我国经济和城市建设的不断发展,城市规模的不断扩大,城市的用水量和排水量都在不断增加,加剧了城市用水的紧张和水质的污染程度,水环境问题日益突出,由此造成的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素[1-9]。
  1.1.1 我国水环境现状
  我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿m3,占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,居世界第四位,但人均只有2300m3,仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源*贫乏的同家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后,我国现实可利用的淡水资源量则更少,仅为11000亿m3左右,人均可利用水资源量约为900ms。并且其分布极不均衡。据统计,2006年我国669座城市中有400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿m,。水利部预测,2030年中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750d。在充分考虑节水情况下,预计用水总量为7000亿~8000亿T13,要求供水能力比现在增长1300亿~2300亿m3,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量卜限,水资源开发难度极大,已经达到了世界公认的缺水警戒线。另外我国水资源分布极其不均,我国水资源总量的81%集中分布于长江及其以南地区,其中40%以上义集中于西南五省区,就人均占有淡水资源而言,南方*高地区和北方*低地区相差数十倍,西部比东部甚至高出五、六百倍。
  据监测,目前全国多数城市地下水受到一定程度的点源和面源污染,且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,并且进一步加剧了水资源短缺的问题,严重影响我国正在实施的可持续发展战略、严重威胁城市居民的饮水安全和身体健康。
  作为世界人口第*大国和*大的发展中国家,我们在水资源使用和管理上,面临着水资源短缺与水浪费并存、洪涝灾害与生态失衡并存、水环境污染与水管理不善并存的突出矛盾。我国七大江河水系普遍受到不同程度的污染,其中尤以海河和辽河流域污染为重。据2002年中国环境状况公报,2002年,我国七大水系741个重点监测断面中,29.1%的断面满足工一Ⅲ类水质要求,30%的断面属Ⅳ、V类水质,40.9%的断面属劣V类水质。2002年,全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿m3,比上年增加1.5%。其中工、工业废水排放量207.2亿m3,比上年增加2.3%;城镇生活污水排放量232.3亿m3,比上年增加0.9%。由于80%以上的污水未经处理就直接排入水域,已造成90%以上的城市水域严重污染,近50%的重点城镇水源不符合饮用水标准,就连城市地下水都有50%受到严重污染。水中有毒有害的有机物问题已经越来越突出,一些城市饮用水中已有20多种致癌物。水资源不合理的开发利川,尤其是水污染的不断加重,引起了普遍缺水及其他严重的生态后果。
  近20年来,虽然我国污水的处理率不断提高,但泻水的年排放量仍在大幅度增加,COD和氨氮的排放量也在增加。全国近年废水及主要污染物排放量见表1-1。
  表1-1 全国近年废水及主要污染物排放量
  在我国,主要江、河、湖、库等水域已检测出数百种有机物,有些水域已经受到严重的有机物污染。全国水源污染呈发展趋势,有90%以上的城市水域污染严重,近5024的重点城镇水源水质不合标准。水污染正从东部向西部发展,从支流向干流延伸,从城市向农村蔓延,从地表向地下渗透,从区域向流域扩散。根据国家环境保护总局2006年的统计,我国河流主要污染物为有机物、氨氮和石油类物质等。辽河、海河污染严重,松花江、黄河、淮河中度污染,珠江、长江水质总体良好。对七大水系的197条河流408个监测断面分析表明,工一Ⅲ类、Ⅳ类、V类和劣V类水质的断而比例分别为46%、28%和26%。据专家介绍,工业污染是黄河水污染的主要原因,占废水排放总量的73%,但水污染义反过来给工业经济造成巨大损失。据测算,黄河流域每年因水污染导致工业用水成本增*、产品质量下降带来的损失约23亿~32亿元。农业是黄河上的用水大户,占黄河总用水量的9024,黄河水污染给农业造成的损失每年*高达33亿元。黄河水污染每年造成的经济损失约115亿~156亿元。我国的湖泊污染也很严重,多数湖泊水体富营养化。在几大湖泊中,尤以太湖、巢湖和滇池(简称“三湖”)污染*为严重。多年来,随着经济的迅速发展和人口数量的增加,南陆地非点源污染和工厂废水排人湖内的污染物质不断增多,致使“子湖”的水环境问题日益突出。除此以外,还有许多靠近城镇等人口密集区的湖泊已退化成为流域中的污水库,特别是农村水塘、溪沟污浊不堪,令人担忧。
  水体污染的根源来自工业排放的污水、城镇生活污水以及农业化肥、农药流失等。大部分未经处理直接排入水体,增加了水体的污染负荷。在农业方面,化肥、农药的低效利用,使大量营养物质随地表径流进入水体,更加重了水体污染。目前全世界有20i4左右的人群用不到安全的饮用水,其主要原因是饮用水污染。大量资料表明,水体中的有机物86%是由于入为的生产和生活活动产生的,只有14%的有机物来源于自然环境。在人为来源中,城市工业、矿业以及其他工业引起的有机物占57%,沉淀物中有毒化合物释放引起的有机物占16%,农业操作过程中的有机物流失占12%,其他为14%。
  农村饮用水源大多受到污染。根据水利部农水司对饮水安全的调查,目前,全国农村有3亿多人u仍饮用不合格的水,其中约有1.9亿人的饮用水有害物质含量超标。河北涉嫌、河南沈斤县、天津北辰区、陕西华县、江苏阜宁县等地区出现的“癌症村”,无不和饮用水污染有关。
  1.1.2 我国水污染特征及其对策
  1.我国水污染特征
  当前我国的水污染已经发展到非常严重的地步,呈现出复合性、流域性和长期性,并处在急剧的转型过程中,其主要转型特征包括以下六个方面[10]:
  (1)从单一污染向复合型污染转变
  近年来,我国的水环境污染已从陆地蔓延到近海水域,从地表水延伸到地下水,从单一污染发展到复合性污染,从一般污染物扩展到有毒有害污染物质,已经形成点源与面源污染共存、生活污染和工业排放彼此叠加、各种新旧污染与二次污染形成复合污染的态势,在区域和流域范围(特别是长江、珠江三角洲以及环渤海地区)已出现大气、水体、土壤污染相互影响的格局,对食品安全、人体健康构成了日益严重的威胁。
  同时,由于随着城乡生活垃圾的迅速增长,大部分没有得到妥善处置,垃圾围城和随意堆放现象严重,污水渗漏直接影响到城乡地下水。大量的、分散的养殖业废物排放倾倒,农村生活污水增加,以及面源污染的不断扩大,在东部沿海地区,面源污染已开始超*点源污染,成为主要的水污染源,导致中国各流域支流、河网以及地下水的水质持续快速恶化,复合型水环境污染程度不断加重。尽管当前受经济大环境的影响,乡镇企业增长速度放缓,但大量在城市难以生存的重污染行业和企业开始向农村地区转移,加上农村生活污染的比重也有一定幅度的攀升,这些因素导致了农村的水污染旱现出不断加剧的趋势。
  (2)从工业污染为主向生活污染为主转变
  随着工业结构的不断调整和优化,政府管理部门加强了对工业污染的控制,使得工业废水的排放量和污染负荷呈现逐年下降的趋势。与此同时,随着城市人口的增加和生活质量的提高,生活污水的排放数量和污染负荷正以较快的速度上升。从1999年开始,生活污水的排放量和COD排放量一直超过工业废水排放量。从2001~2006年,生活污水的氨氮排放量明显超过工业废水氨氮排放量,并且比工业废水氨氮排放量多一倍左右。
  (3)地表水进入富营养化阶段
  我国从20世纪80年代初开始,大力推广化肥的施用,化肥总消费量迅猛增长,与此同时,农作物播种面积没有明显变化,所以单位播种面积的化肥使用量呈现出快速增长的势头。目前,我国的化肥年使用总量已跃居世界之首。但是由于传统的施肥和灌水技术相当落后,致使化肥利用率偏低,氮肥的单季利用率仅为30y4左右。由此造成大量的化肥通过不同的损失途径进入环境,不仅导致地表水富营养化和地下水硝酸盐富集,而且还造成巨大的经济损失。
  除了化肥污染外,农药是农田水土面源污染的另一个污染源。一般来说,只有10%~20%的农药附着在农作物上,而80%~90%流失工土壤、水体和空气中。过量的化肥和农药在灌溉与降水的淋溶与迁移作用下,使得农田水土资源受到严重污染,农田生态环境日趋恶化。另外,生活中以表面活性剂为主要成分的洗涤用品的广泛使用、集约化养殖业快速发展带来的废物急剧增加以及管理的落后,也使得面源污染的范同和程度日趋升级,从而导致内陆湖泊和近海水域富营养化程度的进一步加重,给局部区域带来灾难性的后果。
  (4)流域性水污染问题严重
  近年来,水污染的影响早已超*局部和“点源”的范围,发展成为流域性污染问题。2006年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系的197条河流408个监测断面中,工一爪类、Ⅳ、V类和劣V类水质的断面比例分别为46%、28%和26%。主要污染指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮。总体上看,我国流域污染状况是干流水质好于支流,一般河段强于城市河段,污染从下游地区逐步向上游转移,湖泊水库富营养化严重。
  (5)水污染事故进入高发期
  近几年频繁发生的水污染事故给地方的经济和居民健康构成了重大危害。据统计,近年来,我国水污染事故频繁发生,仅2001~2004年就发生水污染事故3988件。尤其是闪企业违法排污和事故而引发的重大水污染事件也是接连发生。2005年底~2006年初不足3个月的时间,就发生了3起重大水污染事件。2005年11月,吉林石化公司双苯厂发生爆炸,造成松花江部分江段污染,导致沿江居民用水发生困难。2005年12月,广东一家企业超标排放含镉废水,导致下游10万人无法饮用北江水。2006年1月,湖南省株洲市霞港湾因水利工程施工不当,导致含镉废水流人湘江。国家环境保护总局①副局长潘岳2006年9月10日在“2006年中国企业高峰会”上指出,自2005年底松花江水污染事故以来,中国共发生130多起与水有关的污染事故,达到平均每两至三天一起。未来一个时期,随着我国经济快速发展,水污染治理旧账未还、又欠新账,水污染事故将进入一个高发期。
  (6)水污染导致水资源短缺进一步加剧,并引发一系列水生态和水灾害问题
  由于水污染程度的加剧,导致区域水质性缺水,引发水资源矩缺。同时,严重的水污染还会导致水体中和周同地区动植物大量死亡,使水域的生态物种退化、生物多样性减少,并产生一系列的水生态问题,导致严重的生态系统健康风险。另外,如果当地的水污染问题严重,而且治理难度较大或者成本太高,就可能转而超采地下水、采取调水或大规模建设水源地保护工程等措施。这一方面没有解决污染问题,另一方面,这些水利工程建设若处理不当,就会影响区域生态环境,如大坝、河闸等工程建设就可能影响河流的连续性,阻断回游性鱼类的通道;河流的渠化也会使水文条件均一化,各种生物丧失其所需的多样化水流,进而有可能引发其他的水生态灾害(如泥石流等),造成进一步的人员、财产和生态服务功能损失。
  2.水污染加剧的原因
  造成我国水污染的*直接的原因是工业废水和城市生活污水的治理速度赶不上产生和排放速度。这其中包括工业点源污染仍没有得到很好地控制、城市生活污水处理率低和越来越严重的面源污染问题。从管理和预防的角度来看,造成水污染主要有以下四个方面原冈:
  (1)快速的经济发展导致污染物产生量的增加,污染治理能力不足
  对于一个发展中的经济而言,在发展过程中降低污染物的产生量是非常闲难的,即使是产业的生态化改造或发展循环经济,对绝对排放量的削减还需要依赖于末端治理,况且转变也需要时间。
  (2)水污染防治存在有法不依,执法不严
  地方环境保护行政主管部门受制于地方发展经济目标的需要,对水污染违法事件往往是大事化小,小事化了。环保部门的制度安排和治理结构存在突出问题。
  (3)对水污染事件的估计和准备不足,尚未建立和健全水污染事件应急机制和应急预案
  目前,很多具有严重潜在污染危害的工厂布局在河流两岸、城市区域内或者水源地附近的环境敏感区,但却没有完善的污染处理设施和系统的应急预案,形成巨大的风险和安全隐患,一旦发生事件,往往处理不当,有可能进一步扩大事态和引起连锁效应。
  (4)对水污染治理的严峻形势认识不足,政府政策导向存在一定偏差
  目前国家对环境监测等技术方面的硬件建设比较重视,相比之下,对相关的政策制定和制度安排重视不足,特别是对现在污染的特征和规律缺乏认识,不能从流域和系统的角度进行统筹安排、综合防治。各级政府的环境财政投资导向主要集中在城市,对农村地区投资不足;对流域下游投资较多,上游投资明显不足;对末端治理投资较多,对源头预防重视不够;对调水、水库等工程措施考虑较多,对水污染治理问题关注不够,从而无法做到标本兼治。
  3.解决水污染问题的政策建议
  《国务院关于落实科学发展观加强环蟯保护的决定》(国发[2005]39号)提出,到2010年,全国设市城市污水处理率不低于7014。要完成这一规划目标,城市污水处理率要从2005年的52%提高到2010年的70%以上。从目前我国经济发展态势和产业结构调整的进展来看,要在“十一五”期间要完成城市污水处理率的规划目标,闲难很大,为此提出以下四个方面政策建议:
  (1)重新评估污染物减排目标,采用适应性管理方法
  实现“十一五”主要污染物排放总量减少1024的目标面临相当大的难度,在一个快速的经济发展中设定这样的目标是对环境有益的,但代价也是高昂的。建议对“10%”的污染物减排目标(特别是COD)进行重新评估,提出适当的调整方案。一方面要论证完成该目标所需要的各项条件,包括配套投资方案、污水处理费的调整、点源和面源污染控制政策等;另一方面,寻找更加科学的替代方案,比如建立基本水体环境容量(或水体*大排放负荷)和流域基础上的总量控制指标。
  有鉴于此,在完成“10i1”减排目标的相关条件并不具备或可能付;H过高代价的情况下,建议采取适应性管理的方法,即利用动态的渐进的多目标的管理来实现污染综合防治。具体做法是:①优先控制点源污染,这是目前*实际的也*成熟的污染防治手段。②城市生活污水进行治理。③建立新的基本水体*大污染负荷(或环境容量)基础上的总量控制。在我国需从试点开始,从基础数据收集和监测
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